間作綠肥對蘋果園空氣溫濕度和土壤養分的影響

趙偉亮，宋璐瑤 ，席琳喬 ，李江斌，王振磊,2*

（1塔里木大學植物科學學院/南疆特色果樹高效優質栽培與深加工技術國家地方聯合工程實驗室，新疆 阿拉爾 843300）

（2塔里木盆地生物資源保護利用兵團重點實驗室，新疆 阿拉爾 843300）

（3塔里木大學動物科學學院/塔里木畜牧科技兵團重點實驗室，新疆 阿拉爾 843300）

蘋果產業是新疆南疆特色林果業發展的支柱產業之一，阿克蘇地區是新疆最重要的蘋果產區[1]。阿克蘇地區日照時間長、晝夜溫差大、污染少，水土光熱資源較豐富，為特色林果業的發展提供了有利的自然條件。2018年，阿克蘇蘋果栽培面積達25900 hm2，蘋果總產量達630400 t，蘋果產值遠超阿克蘇其它經濟林樹種，已成為本區農民脫貧致富的主要渠道[2]。然而近些年果農片面追求產量偏施化肥，有機肥投入不足，施肥種類和施肥量不科學，且大多采用清耕制，導致土壤板結、地力下降、病蟲害發生率上升，不僅影響果品品質和生產效益還不利于果園健康可持續發展。另外，阿克蘇地區干旱少雨多風，土壤有機質含量普遍較低，因此改革傳統果園清耕制、完善配套的綠肥管理技術，成為了阿克蘇地區及整個南疆林果產業優化升級、健康可持續發展的關鍵。

試驗通過研究新疆南疆干旱區蘋果園間作綠肥對果園小環境和土壤物理性質動態變化及養分的影響，旨在為新疆南疆干旱區果園生草栽培推廣及合理肥水管理提供科學理論依據，助力林果業的健康可持續發展。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗區為新疆阿克蘇地區阿拉爾市九團二營蘋果園，位于塔里木河干流上游灌溉區（40°32′N，81°17′E），海拔1020 m。年平均氣溫10.8℃，最低月平均氣溫-8.1℃，生長季（4～10月）平均氣溫19.6℃，溫量指數102℃，≥10℃日數年平均200 d左右，無霜期180～224 d，年均降雨量48.5～50 mm，年蒸發量大于2000 mm，屬溫帶大陸性干旱氣候。試驗地蘋果園于2016年建園，果園面積200畝，品種為紅肉蘋果“紅色之愛”，主干形喬化栽培，樹勢中等，東西行向，株距1.7 m，行距4 m，果園土地平整，土壤為沙壤土，灌溉方式為漫灌，灌溉用水來源于塔里木河。試驗綠肥為普通油菜。

1.2 試驗設計

試驗設2個處理：間作綠肥區和對照清耕區。面積各3畝，油菜種子于2018年4月初進行行間條播，行間播種寬度為2 m，株間自然生草，刈割后覆蓋在樹盤、株間。行間6月中旬、7月底刈割、粉碎，8月初翻耕作為綠肥，翻耕深度20 cm。5月底、6月底、8月中旬、11月初灌溉；每次灌溉前10天左右每畝施腐植酸水溶性肥15公斤左右，另外每年葉面肥噴施4至5次，秋季每畝施有機肥3 m3，其他栽培管理條件均一致。清耕區雜草種類主要有蘆葦、播娘蒿、馬唐、刺兒菜、苣荬菜等，采用間斷性人工除草，一年3～5次，并與綠肥區同時翻耕。

1.3 樣品采集

土壤樣品于2019年5、7、9月中旬在各處理區采用蛇形5點取樣法于行間距離樹體1 m外取樣，用土鉆鉆取土層0～60 cm深的土壤，分為0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm共3層，每層用鋁盒取樣。同時處理區5個取樣點的土壤按相同層次進行混勻，去除土壤中的石子、根系及土壤動物，用自封袋裝好帶回實驗室。土樣經自然風干處理后，用四分法保留1 kg，裝入自封袋待測。

1.4 測定指標與方法

2019年7月中旬選擇典型晴朗天氣，于14：00對果園氣溫、空氣相對濕度用溫濕度計測定，0～15 cm土層溫度用地溫計測定。土壤含水量用烘干法測定。

風干后的土樣經碾碎過1 mm孔徑的標準土壤篩，取過篩后的土樣一部分裝入自封袋并標記，用于pH、堿解氮、速效磷、速效鉀的測定；剩余的土樣過0.25 mm孔徑的標準土壤篩，取過篩后的土樣裝入自封袋并標記，用于有機質、全氮、全磷、全鉀的測定。

土壤pH值用玻璃電極法[3]測定，水土比為2.5:1；有機質、氮、磷、鉀測定均采用常規方法[4]：有機質含量用重鉻酸鉀－油浴加熱法（1.000 g）測定；堿解氮含量用堿解擴散法（1.000 g）測定；速效磷含量用碳酸氫鈉浸提－鉬銻抗比色法（5.000 g）測定；速效鉀含量用醋酸銨浸提－火焰光度法（5.000 g）測定；全氮含量用凱式定氮法（0.500 g）測定；全磷含量用酸溶鉬銻抗比色法（0.250 g）測定；全鉀含量用酸溶－火焰光度計法（0.250 g）測定。均重復3次取平均值。

1.5 數據處理與分析

試驗數據采用Microsoft Office Excel 2016和DPS 7.55進行數據處理，并進行單因素方差分析和新復極差法多重比較。

2 結果與分析

2.1 間作綠肥對蘋果園空氣溫濕度的影響

如表1所示，蘋果園間作綠肥與清耕相比在氣溫、空氣相對濕度、土壤溫度方面均有極顯著差異（P＜0.01）。間作綠肥在夏季極顯著的降低了果園氣溫，較清耕降低了2.1℃；極顯著的提高了果園空氣相對濕度，較清耕提高了7.2℃；在土壤溫度方面二者都隨土壤深度的增加而降低，0～5 cm、5～10 cm、10～15 cm三個層次間作綠肥土壤溫度均極顯著低于清耕處理，分別降低了3.8℃、3.6℃、3.1℃。表明新疆干旱區蘋果園間作綠肥在7月中旬中午14點能明顯降低果園氣溫、提高果園空氣相對濕度、降低果園土壤0～15 cm深度土壤溫度，具有在高溫季節調節果園溫度的作用。

表1 間作綠肥對蘋果園空氣溫濕度及土壤溫度的影響

2.2 間作綠肥對蘋果園土壤物理性質的影響

2.2.1 間作綠肥對蘋果園土壤含水量的影響

生草和清耕兩種處理對果園土壤含水量的影響如圖1所示。隨著灌溉和降水的增多，清耕區和綠肥區土壤含水量均逐漸升高，且綠肥區含水量均高于清耕區。5月份綠肥區0～60 cm土層土壤含水量均高于清耕區，但二者差異不顯著（P＞0.05）；7月綠肥區0～60 cm土層土壤含水量較清耕區均顯著提高（P＜0.05），分別提高5.72%、6.71%、8.91%；9月份綠肥區0～20cm土層土壤含水量較清耕區顯著提高（P＜0.05），提高5.45%，20～60 cm土層土壤含水量二者無顯著差異。表明新疆干旱區蘋果園間作綠肥能提高果園土壤含水量，且在7月份（夏季）0～60 cm土層及9月份0～20 cm土層尤為明顯。

圖1 間作綠肥對蘋果園土壤含水量的影響

2.2.2 間作綠肥對蘋果園土壤pH值的影響

間作綠肥和清耕兩種處理對果園土壤pH值的影響如圖2所示。蘋果園土壤偏堿性，綠肥區在5月、7月、9月三個時期0～60 cm土層土壤pH值與清耕區相比都有所降低，分別降低4.6%、2.3%、2.9%、1.4%、1.4%、0.5%、1.5%、0.8%、1.6%，但差異不顯著；清耕區在5月、7月、9月三個時期同土層土壤pH值均呈下降趨勢，綠肥區在5月、7月、9月三個時期0～60 cm土層深度的土壤pH值隨土壤深度的增加均呈上升趨勢。表明新疆干旱區蘋果園間作綠肥短時間內對偏堿性土壤的pH值無顯著影響。

2.3 間作綠肥對蘋果園土壤養分的影響

如表2所示，綠肥區0～20 cm土層土壤養分含量均高于清耕區，有機質、全氮、速效磷、速效鉀均達到極顯著水平（P＜0.01），堿解氮、全磷達到顯著水平（P＜0.05），分別提高23.32%、37.40%、17.17%、32.61%、16.34%、10.65%，全鉀含量二者差異不顯著；在20～40 cm土層綠肥區有機質、速效鉀含量極顯著高于清耕區（P＜0.01），分別提高7.03%、24.20%，堿解氮、速效磷含量顯著高于清耕區（P＜0.05），分別提高6.55%、11.63%，其余二者差異不顯著；在40～60 cm土層綠肥區速效鉀含量極顯著高于清耕區（P＜0.01），提高41.71%，有機質、堿解氮、全磷含量較清耕區顯著提高（P＜0.05），分別提高12.52%、9.88%、12.13%，其余二者差異不顯著。表明新疆干旱區蘋果園間作綠肥能提高土壤養分含量，能顯著提高土壤0～60 cm深度有機質、堿解氮、速效鉀含量及0～20 cm深度土壤全氮、全磷、速效磷含量。

表2 間作綠肥對蘋果園土壤養分的影響

3 討論

3.1 間作綠肥對蘋果園小環境的影響

果樹生長發育和病蟲害的發生跟環境息息相關，在農業中的應用歷來受到人們的重視，良好的果園環境可以為果樹高產優質創造條件。前人研究認為生草改變了果園生態系統的下墊面狀況，“土壤-牧草-大氣”下墊面這種新的環境促使地層光、熱、水、氣等生態因子發生改變[5]，使得果園環境處在一個較為穩定的狀態，形成了有利于果樹生長發育以及各種生理活動的環境。本試驗條件下，蘋果園間作油菜能明顯降低果園氣溫、提高果園空氣相對濕度、降低果園土壤0～15 cm深度的土壤溫度，具有改善果園小環境的作用。這與前人在油橄欖園[6]、棗園[7-8]生草試驗研究結論一致。

3.2 間作綠肥對蘋果園土壤物理性質的影響

果園生草對土壤含水量的影響一直是研究的重點，也是果園生草的推廣的理論依據之一[9]。李國懷等[10]在柑橘園生草表明，生草栽培7～11月份干旱時期可提高果園土壤含水率，本研究表明蘋果園間作綠肥能提高果園土壤含水量，且在7月份（夏季）0～60 cm土層及9月份0～20 cm土層尤為明顯。油菜生物量大，其根系和地上部的覆蓋及形成的腐殖質可吸附大量水分，減少了土壤水分的散失，間接增加了土壤含水量，陳久紅[11]生草研究表明間作苜蓿能顯著提高 0～40 cm 土層土壤含水量，全亮[12]、馬曉燕等[13]在棗園生草亦有類似的結論。

土壤pH值指的是土壤的酸堿度，可以影響土壤養分的轉化和供應及理化性質，進而影響植物的生長。南方桔園生草可以提高土壤的pH值[14]，這對改善南方丘陵山地酸性土壤較為有利；寇建村等[15]通過對果園生草的研究表明，生草能降低土壤的pH值。本研究表明蘋果園間作油菜能降低偏堿性土壤的pH值，可能由于植物殘體分解形成的腐殖質偏酸性，使果園土壤pH值降低。與陳久紅[11]、全亮[12]、李祥彬[16]等的研究結果一致。土壤具有緩沖性能，其pH值變化是極為緩慢的，本試驗蘋果園生草時間不長，差異不顯著。一般情況下果園生草表現為堿性土壤pH下降，酸性土壤pH上升的變化，使土壤向中性趨勢發展，對改良土壤具有重要作用。

3.3 間作綠肥對蘋果園土壤養分的影響

土壤有機質含有果樹生長所需要的各種營養元素，它對土壤形成、土壤肥力保育、促進植物生長發育和保護環境起著至關重要的作用。本試驗發現蘋果園間作綠肥能極顯著提高果園土壤0～40 cm土層有機質含量，且隨土層加深而下降，這可能與翻耕深度（20 cm）及油菜根系的分布有關，其根系通常分布在0～30 cm土層中，根系更新及植物殘體翻耕入土分解形成腐殖質進而提高土壤有機質含量，主要集中在土壤耕作層。與前人在梨園[11]、棗園[12]、錐栗園[17]生草研究上的結果一致，提高土壤有機質含量對于土壤貧瘠和水資源短缺的果園來說，有助于促進果園土壤水、肥、氣、熱等環境因子的良性運轉。

氮、磷、鉀是果樹生長發育必須的營養元素，也是土壤肥力的物質基礎，其含量及存在狀態，影響著果樹的生長發育、產量和果實品質。果園生草對土壤氮磷鉀含量的影響，因地域、氣候、樹種等不同而有差異。本研究發現蘋果園間作油菜能顯著提高土壤0～60 cm深度堿解氮、速效鉀含量及0～20 cm深度土壤全氮、全磷、速效磷含量。梅麗[18]研究認為綠肥翻壓利用，可明顯增加土壤有機質、礦質元素含量，活化土壤難溶性養分，具有培肥改土的作用。大量研究表明果園生草產生的植物殘體及根系分泌物能提高土壤微生物種群數量及土壤酶活性，它們能促進有機物質的分解及活化土壤有機態氮、磷、鉀及將緩效態或礦化難溶性養分轉化為速效態或易溶性養分，增強土壤氮、磷、鉀供給能力[11-12,16-18,20-21]?？梢姡瑢鹘y的清耕管理轉變為間作綠肥可優化果園生態環境、改善果園土壤品質，為蘋果產業的健康可持續發展提供有利條件。

4 結論

本試驗基于當地栽培管理條件，研究間作綠肥對蘋果園小環境和土壤理化性質的影響，結果表明：蘋果園間作綠肥油菜能明顯降低果園氣溫，提高果園空氣相對濕度，降低果園土壤0～15 cm深度土壤溫度；提高果園土壤含水量，且在炎熱干旱的7月份0～60 cm土層及9月份翻耕后0～20 cm土層尤為明顯；能顯著提高果園0～60 cm土層有機質、堿解氮、速效鉀含量及0～20 cm深度土壤全氮、全磷、速效磷含量，有培肥地力的作用。